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聚丙烯酰胺对发酵液的处理应用

近年来，中国的沼气技术水平和规模有了突飞猛进的发展，取得了举世瞩目的成就。据统计，截止到2010年底，中国已建成超过4000万个户用沼气池，沼气产量达到190亿立方米，到2020年，沼气产量达到400亿立方米。沼气技术也广泛应用到畜牧养殖业， 规模的畜牧养殖业产生大量的动物粪便和尿液，以前的做法一般是把粪便堆放起来， 有的卖给农户作为肥料直接使用。问题是堆放和运输 很不方便，臭气熏天，特别是下雨天，污水横流，对环境造成了很大的污染，此问题严重制约了畜牧养殖业的发展。随着沼气技术的发展和普及，对动物粪便和尿液进行发酵，产生沼气，然后利用沼气发电，产生清洁能源。沼液和沼渣经过处理可以生产有机肥料。产品性能稳定，避免了其它植物胶粉和普通淀粉因产地、时间不同，粘结质量参差不齐，在香业生产时需要反复调试配方，以免造成产品质量不稳定的现象。不但保护了环境，还提高了经济效益。

沼气发酵后的残余物资主要有沼液和沼渣 两部分组成，沼渣悬浮于沼液中。沼渣是由部分未分解的原料和新生的微生物菌啼组成，分为三部分：一是有机质30—50%，，腐植酸10—20%，对改良土壤起重要作用，二是氮磷钾等元素，满足生物的生长需要，三是未腐熟原料，施入农田继续发酵，释放肥效。70年代初，我国科技人员开始了这方面的工作，到90年代初，盐酸热压溶一步法与喷雾干燥法制备高品位固体聚合铝絮凝剂的现代生产工艺技术得到实施。

通过对沼渣的物理性质和沼渣纤维化学成分的测定研究，可以得出一下结论:

1)沼渣物理成分中含纤维64%，非矿物质杂质35%，矿物质1%，其纤维长宽比分布范围3.92---32.14，分散度大。

2）沼渣纤维化学成分中含纤维素44.8%，半纤维素21.9%，木质素15.6%，灰分及其他杂质17.7%。反刍动物粪便厌氧发酵生产沼气后沼渣中纤维素质量分数较水稻小麦和玉米等作物秸秆高5%以上。

沼液和沼渣都是很好的肥料，但是不能直接使用，因为沼渣中含有20%的水分，需要对其脱水，然后对其发酵。在对沼液进行脱水时，首先要选择合适的絮凝剂，合适的絮凝剂可以提高出水率，挤压出的泥饼含水率低。根据本厂多年的实践经验，一般是要选择阳离子聚丙烯酰胺，离子度相对高的絮凝和出水效果好些，在选择絮凝剂时，先在实验室小试，然后上机实验。PAM浓度选择要考虑如下因素：配制罐小而每天用药量大，建议配的稍浓一些（如0。以免浪费人力物力。

水利是农业的命脉，促使水资源的利用成为人们关注的焦点。研究表明，农业灌溉用水约50%消耗在田间，加强对田间节水技术的研究和开发，可显著减少灌溉量，提高雨水利用效率及作物产量。聚丙烯酰胺(PAM)作为土壤结构改良剂，可增加土壤表层颗粒间的凝聚力，维系良好的土壤结构，防止土壤结皮，增加土壤水分入渗，防止水土流失，***土壤水分蒸发，提高雨水利用率，具有保水、保土、保肥、保温、增产等效用; 开展聚丙烯酰胺在干旱、半干旱地区农业生产中的应用，对提高灌溉水及自然降水的利用效率、节水灌溉等有着重要的意义。在水处理中个，聚丙烯酰胺以用量小，效果好着称，而且不会产生二次污染，也无残留***物质，因此经聚丙烯酰胺处理过的水，水质是比较高的，因而聚丙烯酰胺在水处理的领域应用前景非常广泛。

聚丙烯酰胺是一种水溶性线性高分子聚合物，是目前应用***为广泛的水溶性聚合物。其水溶液为近透明的粘稠液体，无腐蚀性，在150℃以上时才可热分解，在环境中稳定性好。聚丙烯酰胺随聚合程度的不同，分子量在500～2400万Da(Da表示一个12C原子质量的1/12)之间变动。由于聚丙烯酰胺被广泛应用在很多行业，所以对聚丙烯酰胺的需求量也是很大的，但是在运输大量的聚丙烯酰胺过程中，需要注意一些问题，下面将详细介绍。聚丙烯酰胺具有特殊的物理化学性质，可作为絮凝剂、增稠剂、减阻剂、泥浆处理剂、表面活性剂、土壤改良剂、水土保湿剂、种子包衣剂、纸力增强剂等被广泛运用于石油开采、水处理、纺织、造纸、、农业等。

城市污泥是城市污水处理过程中产生的剩余污泥，因其含水率较高，给城市污泥的储存、运输及进一步处理带来了诸多不便，因此，城市污泥脱水已成为城市污泥处理处置的重要环节． 研究表明，污泥中的有机成分，特别是及胞外聚合物(EPS)的存在会影响污泥的脱水性能，增加污泥的脱水难度，因而在对污泥脱水之前需对剩余污泥进行调理，以降低污泥中的有机成分，减小污泥与水的亲和力，改变污泥中水分的存在形式，从而改善污泥的脱水性能，提高脱水效率。在各种污泥调理方法中，絮凝沉降技术因操作简单、效果较好成为***常用的方法之一。而在各种改善污泥脱水性能的絮凝剂中，高分子有机絮凝剂聚丙烯酰胺(PAM) 因其能显著改善城市污水处理厂污泥的浓缩、脱水性能，具有适应性强、操作简单等特点而被广泛应用。尤其是其冷水可糊化性，无需煮糊，将物料直接混和均匀、加水搅拌既可生产，而且加水混合后的物料较长时间放置也不会有物料干硬无法使用的现象发生，有效地节约了能源和方便了生产操作。

目前，聚丙烯酰胺PAM在城市污泥调质方面的应用十分广泛。城市污泥颗粒胶体通常带负电荷，阴离子聚丙烯酰胺PAM对城市污泥调质的作用机制主要有: PAM 中某些基团所产生的氢键和范德华力等吸附作用，或聚丙烯酰胺PAM中某些基团与胶体表面产生特殊的反应和架桥作用。这些作用受聚丙烯酰胺PAM相对分子质量、水解度的影响，致使污泥的沉降性能和脱水性能因聚丙烯酰胺PAM剂型的不同而异，当相对分子质量相同时，水解度越大，污泥絮凝颗粒的粒径和上清液的体积愈大，污泥的比阻愈小，泥饼的含固率愈高，对脱水性能和沉降性能的改善效果越好; 而水解度相同时，相对分子质量增大，污泥絮凝体的粒径和上清液的体积愈大，污泥的比阻愈小，泥饼含固率越高，对脱水性能和沉降性能的改善效果越好，但当相对分子质量进一步增大至1200万时，污泥絮凝体的颗粒变小，比阻增大，泥饼含固率降低，脱水性能和沉降性能相应降低。分析认为，聚丙烯酰胺PAM水解度越高，其链上可水解的活性官能团越多，带负电官能团和水解出的H 等通过吸附架桥和氢键等作用压缩污泥表面双电层，使表面EPS脱落，絮凝颗粒重新絮凝增大，释放出更多的自由水; 而聚丙烯酰胺PAM水解度相同时，相对分子质量越大，絮凝的分子链就长，活性官能团越多，其吸附、架桥、网捕能力就越强，对污泥沉降性能改善效果越好，但相对分子质量过大时，许多聚丙烯酰胺PAM链端就吸附在同一污泥颗粒上，或缠绕在其表面形成水化壳，阻碍絮凝，从而降低污泥的沉降和脱水性能． 因而，对污泥脱水性能的改善存在的聚丙烯酰胺PAM剂型。在酒精厂、味精厂、制糖厂、肉制品厂、饮料厂、印染厂的等废水处理中用阳离子聚丙烯酰胺要比用阴离子聚丙烯酰胺，非离子聚丙烯酰胺或无机盐效果要高数倍或数十倍，因为这类废水普遍带有阴电荷。本研究中，好的阴离子聚丙烯酰胺PAM剂型为相对分子质量800万、水解度20%的聚丙烯酰胺PAM，其次为相对分子质量600万、水解度30%的聚丙烯酰胺PAM。